Une idée ingénieuse pour récupérer les précieuses sondes météo

Chaque jour, des dizaines de ballon-sondes météorologiques sont lâchés dans l’atmosphère. Destinés à mesurer la température, la pression, l’humidité et la direction des vents à différentes altitudes, les instruments retombent à la surface de la Terre une fois leur tâche accomplie. La plupart du temps, ce matériel sophistiqué est perdu à jamais. Cinq étudiants* en section de l’environnement et en physique à l’EPFL ont décidé de s’attaquer à ce problème. Pour leur travail de bachelor, ils ont travaillé sur un système permettant d’influencer la trajectoire de la sonde dans sa descente afin de pouvoir la récupérer plus facilement et de la réutiliser. Une invention qu’ils ont pu tester lors d’un vol unique réalisé depuis l’un des toits de l’École.

Pour ralentir leur chute et éviter les dégâts éventuels d’un impact au sol, les sondes sont traditionnellement équipées d’un petit parachute. Celui-ci se déploie une fois l’altitude maximale atteinte et après l’éclatement de l’énorme ballon rempli d’hélium qui transporte les instruments en haute altitude – selon les cas, ils peuvent monter jusqu’à une trentaine de kilomètres au-dessus de nos têtes.

L’idée phare des étudiants, c’est d’ajouter un mécanisme permettant de contrôler l’ouverture et la rétractation du parachute. «Le but est d’optimiser la prise au vent pour diriger les instruments vers les courants qui les rapprocheront d’une position où ils pourront ensuite être retrouvés plus facilement», explique Hugo Cruz, étudiant en Sciences et ingénierie de l'environnement. «Il s’agit notamment d’éviter que la sonde ne se retrouve coincée dans les rochers d’une montagne, immergée au fonds d’un lac ou perdue dans tout autre endroit inaccessible», ajoute Lorenzo Donadio, qui suit le même cursus.

Le système est entièrement automatisé. Il repose sur un code informatique mis au point par les étudiants. Dès le début de la descente, celui-ci se met au travail. Il enclenche un petit moteur qui sert à tendre et distendre les fils du parachute selon qu’il s’agit d’ouvrir ou de refermer la toile et donc ainsi d’accélérer ou de ralentir la chute. Ces manœuvres permettent par exemple de faire prendre à la sonde une autre direction en empruntant un nouveau courant. Elles sont déclenchées de manière indépendante sur la base des informations météo du moment, ainsi que des indications fournies par le GPS, qui sont actualisées toutes les 30 secondes en fonction d’un point de référence. Un traceur indique ensuite la position exacte de l’impact.

Le plus léger possible

Pratique et ingénieuse, l’invention ne s’est pas moins heurtée à de nombreuses contraintes. Il était impératif que le parachute puisse résister à des conditions météo de tous genres et à des vents potentiellement violents. Pour être facilement redirigé en situation de chute libre, l’appareil devrait être le plus léger possible, conditionnant et limitant ainsi drastiquement le choix des instruments et des matériaux. «Sans oublier que nous avons dû nous initier à des notions qui ne nous étaient pas familières, notamment en informatique et en physique», commente Julie Reznicek, étudiante en environnement. 

Lors du vol d'essai réalisé ce printemps à l’EPFL, la sonde s’est élevée comme prévu jusqu’à une altitude d’environ 10'000 mètres au-dessus du lac Léman. Elle a ensuite pu être récupérée dans un champ des hauts de Lausanne, sur la commune d’Epalinges. Si le mécanisme de traction et rétractation des fils a bien fonctionné, la trop faible puissance du microcontrôleur n’a toutefois pas permis d’enregistrer toutes les données nécessaires. C’est pourquoi certains reprendront le projet cet été pour l’améliorer. Un nouveau lâché devrait avoir lieu en septembre avec des instruments plus fiables et un ballon plus grand. Voilà en tout cas des étudiants qui voient haut…

* Julie Reznicek, Hugo Cruz, Lorenzo Donadio,Simon Léo Albers et Guillem Rivas Castellá.